SYGNALIZACJA ŚWIETLNA - zestaw urządzeń świetlnych do sterowania ruchem w celu segregacji w czasie kolidujących ze sobą potoków pojazdów oraz pieszych. Obejmuje: urządzenia sterujące (sterownik), urządzenia wykonawcze (sygnalizatory wraz z konstrukcjami wsporczymi i instalacją kablową), oraz urządzenia detekcyjne (detektory, przyciski), transmisji danych (modemy, linie kablowe, radiowe urządzenia nadawczo- odbiorcze) i pomocnicze (ekrany kontrastowe, sygnalizatory akustyczne i wibracyjne dla pieszych itd.)

ZARYS HISTORYCZNY:

• 1868r - w Londynie instalują pierwszą sygnalizację świetlną do użytkowania po zmroku;

• 1914r - w Cleveland zainstalowano urządzenie przypominające pierwsze rozwiązanie londyńskie o zasilaniu elektrycznym;

• 1918r - w Londynie zastosowano sygnały trójkolorowe;

• 1917r - w Salt Lake City zastosowano manualną koordynację na 6 skrzyżowaniach;

• 1922r - w Houston skoordynowano w systemie równocześnie 12 skrzyżowań;

• 1928r - wprowadzono pierwszą skoordynowaną sygnalizację aktualizowaną i sygnalizację akomodacyjną;

• 1952r - w Denver podjęto pierwsze próby sterowania ruchem w sieci skrzyżowań;

• 1920r - w Londynie zainstalowano pierwszą sygnalizację świetlną;

• 1922r - w Paryżu uruchomiono sygnalizację wyposażoną tylko w sygnał czerwony i dzwon sygnalizujący zmianę fazy;

• 1926r - w Wolverhampton zastosowano trójbarwną sygnalizację automatyczną;

• 1933r - uruchomiono pierwszą sygnalizację wzbudzaną przez pieszych;

• 1926r - pierwsza sygnalizacja świetlna zamontowana na skrzyżowaniu Al. Jerozolimskich i Marszałkowskiej;

• 1968r - uruchomiono w ciągu Al. Jerozolimskich i Marszałkowskiej system skoordynowanego sterowania;

• 1975r - w Warszawie uruchomiono komputerowy system centralnego sterowania.

ZALETY SYGNALIZACJI ŚWIETLNEJ:

• Porządkuje ruch i ułatwia jazdę kierowcom;

• Zwiększa przepustowość wlotów podporządkowanych na skrzyżowaniach, zmniejsza straty czasu pojazdów wjeżdżających z tych wlotów;

• Zmniejsza liczbę wypadków niektórych rodzajów, zwłaszcza zderzeń bocznych i najechań na pieszego;

• Umożliwia przejazd pojazdom z podporządkowanych kierunków poprzecznych i przejście pieszych w poprzek ulic o dużym ruchu kołowym;

• Minimalizuje powierzchnię potrzebną dla innych typów rozwiązań i urządzeń (np. ronda, skrzyżowania różnopoziomowe);

• Umożliwia koordynację pracy z sąsiednimi skrzyżowaniami z sygnalizacją zwiększając efektywność sterowania w obszarze;

• Elastycznie dostosowuje się do zmiennych potrzeb ruchu na poszczególnych wlotach (sygnalizacja akomodacyjna);

• Charakteryzuje się wysoką efektywnością ekonomiczną ze względu na stosunkowo niskie koszty instalacji i eksploatacji;

• Sygnalizacja może dawać priorytet komunikacji zbiorowej i podkreślać znaczenie danej trasy.

WADY SYGNALIZACJI ŚWIETLNEJ:

• Wzrost straty czasu i kosztów ruchu pojazdów w okresach pozaszczytowych, których może nie rekompensować mniejsza liczba punktów kolizji- przy funkcjonowaniu sygnalizacji;

• Wzrost zagrożenia niektórymi typami wypadków- zwłaszcza najechań na tył;

• Zmniejszenie przepustowości drogi głównej i zwiększenie strat czasu pojazdów na tej drodze, w tym często komunikacji zbiorowej;

• Konieczność właściwego utrzymania urządzeń i aktualizacji programów sygnalizacji- zwłaszcza kosztowne w małych miejscowościach, gdzie jest tylko kilka sygnalizacji.

OCENA KONIECZNOŚCI STOSOWANIA SYGNALIZACJI ŚWIETLNEJ:

• Założonych celów wprowadzenia sygnalizacji;

• Analizy możliwości zastosowania innych dostępnych środków organizacji ruchu dla uzyskania zakładanego celu;

• Analiza możliwości i przewidywanych efektów przebudowy lub modernizacji skrzyżowania;

• Ogólnego bilansu kosztów i korzyści wprowadzenia sygnalizacji;

• Poprawy bezpieczeństwa ruchu drogowego;

• Poprawy warunków ruchu relacji podporządkowanych;

• Ułatwień dla środków komunikacji publicznej lub dla ruchu pieszego;

• Zwiększenia efektywności sterowania strumieniami ruchu na ciągach lub w obszarach poprzez włączenie danego skrzyżowania do systemu skrzyżowań o ruchu sterowanym.

ZAINSTALOWANIE SYGNALIZACJI NA SKRZYŻOWANIU MOGĄ UZASADNIAĆ:

• Natężenia ruchu kołowego na drodze głównej i podporządkowanej;

• Natężenia ruchu pieszego;

• Wypadki drogowe oraz ich skutki;

• Sterowanie ruchem na sąsiednich skrzyżowaniach;

• Zła widoczność na wlotach i złożoność skrzyżowań;

• Znaczenie arterii;

• Konieczność regulacji ręcznej i inne.

POMOCNICZE KRYTERIUM PUNKTOWE DLA OCENY POTRZEBY ZASTOSOWANIA SYGNALIZACJI ŚWIETLNEJ:

1. Czynniki mające wpływ na ustawienie sygnalizacji na skrzyżowaniu:

• Natężenie pojazdów tramwajowych (szynowych) - P_I /max ponad 100/;

• Obciążenia ruchem pieszych, liczbę przejść dla pieszych /pomiędzy wyspami azylu przejścia liczymy oddzielnie/ - P_II;

• Widoczność - dla każdych strumieni określamy oddzielnie - P_III;

• Zdarzenia drogowe (z 12 lub 24 miesięcy) - wybieramy najgorszy przypadek - P_IV /max 30-40/;

P₁=P_I+P_II+P_III+P_IV

2. Kryteria, czy ustawiać sygnalizację na przejściu:

• Obciążenie ruchem pojazdów i pieszych - P_V;

• Zdarzenia drogowe z udziałem pieszych - P_VI;

P₂=P_V+P_VI

Jeżeli suma P<50 nie jest uzasadnione stosowanie sygnalizacji;

gdy P>100 jest uzasadnione stosowanie sygnalizacji świetlnej.

RODZAJE SYGNALIZACJI ŚWIETLNYCH:

• Ze względu na rodzaj programu oraz jego powtarzalność:

• Cykliczne

• Stałoczasowe

• Jednoprogramowe

• Wieloprogramowe - taka sama długość cyklu w danym programie, w sterowniku zastosowano różne programy, nie dostosowuje się do warunków w danej chwili;

• Zmiennoczasowe - Urządzona w akomodację - wyposażona w detektory ruchu, cykl się zmienia, zmienia się długość cyklu, długość sygnału zielonego dla danej relacji.

• Częściowo akomodacyjna - jedynie niektóre wloty mają detektory;

• W pełni akomodacyjna - wszystkie potoki, relacje są zaopatrzone w detektory;

• Akomodacyjne wyższego rzędu - detektory analizują gęstość potoku, analizują charakter potoków (gęstość, prędkość);

• Akomodacyjne- wielofazowe - dobiera, jakie relacje łączą się w jaką fazę.

• Acykliczne - zawsze z detektorem! - cykl zależy od sytuacji na skrzyżowaniu;

• Wzbudzane - faza ustalona, impuls wzbudzony, realizacja programu.

• Ze względu na współdziałanie z innymi:

• Odosobnione - działające niezależnie od innych sygnalizacji;

• Sprzężone - kiedy sterowanie na sąsiednich skrzyżowaniach (i przejściach) jest prowadzone z jednego sterownika;

• Skoordynowane na ciągu lub w sieci (liniowo i sieciowo)

• Sterowanie z jednego sterownika - pod względem instalacyjnym jest to jedna, rozbudowana sygnalizacja, program jest w zasadzie ten sam dla wszystkich skrzyżowań, różniący się offsetem (przesunięciem) sygnału zielonego;

• Sterowanie skoordynowane ze sterownikiem nadrzędnym - jest podstawowym sposobem koordynacji sygnalizacji świetlnej, możliwe są 2 warianty: gdy instalowany jest oddzielny sterownik nadrzędny, koordynujący pracę wszystkich sterowników lokalnych, lub gdy funkcję sterownika nadrzędnego pełni dodatkowo jeden ze sterowników podrzędnych. Zmiana planu sygnalizacji następuje na podstawie wskazań zegara lub na podstawie informacji o warunkach ruchu z detektorów.

• Centralnie sterowane - w których programy ustalane w centrum sterowania przez komputer są realizowane przez sterowniki lokalne, najwyższy technicznie poziom sterowania skoordynowanego, 2 podstawowe rozwiązania techniczne to:

• System hierarchiczny;

• System sterowania bezpośredniego.

Obecnie istnieją 3 generacje systemów centralnego sterowania:

• Selekcja planów, której dokonuje komputer na podstawie danych z detektorów;

• Tworzenie planów w czasie rzeczywistym, jako najbardziej optymalnych dla warunków ruchu, dla których dane zostały przekazane z detektorów;

• Obliczanie metoda mikrosymulacji komputerowej programów sygnalizacji dla każdego skrzyżowania oraz planów poszczególnych połączeń..

• Ze względu na cel zastosowania:

• Dla tramwajów - sygnalizacja zlokalizowana w miejscu przecięcia jezdni lub jej części z torami tramwajowymi i przeznaczona do sterowania ruchem, co najmniej dwóch strumieni kolizyjnych: strumienia pojazdów i strumienia tramwajów;

• Dla pieszych - sygnalizacja zlokalizowana w obrębie wyznaczonego przejścia dla pieszych na odcinku drogi poza skrzyżowaniem i przeznaczona do sterowania ruchem kolizyjnych strumieni pojazdów i pieszych;

• Dla rowerzystów - sygnalizacja zlokalizowana w miejscach przejazdu rowerzystów;

• Sterowanie ruchem na pasach o zmiennym kierunku ruchu - sygnalizacja przeznaczona do wskazywania obowiązujących w danym czasie kierunków ruchu na poszczególnych pasach oraz wynikającej z tego dostępności lub niedostępności tych pasów dla każdego z dwóch przeciwbieżnych strumieni pojazdów;

• Sterowanie ruchem wahadłowym - jest to sygnalizacja zlokalizowana na zwężonym odcinku drogi, na którym nie jest możliwy jednoczesny ruch pojazdów w obu kierunkach;

• Tramwajowa - na odcinkach jednotorowych przeznaczona jest do sterowania ruchem wahadłowym przeciwbieżnych strumieni tramwajów przez wskazywanie dostępności lub niedostępności wspólnego dla obu kierunków odcinków torów;

• Ostrzegawcze (żółte pulsujące);

• Zabezpieczające mosty kolejowe, mosty zwodzone - do wskazywania kierującym pojazdami zezwolenia na wjazd lub zakaz wjazdu;

• Na przejazdach kolejowych - przeznaczona do zatrzymywania wszystkich strumieni przemieszczających się wzdłuż drogi;

• W miejscach wyjazdów pojazdów uprzywilejowanych - do okresowego zatrzymywania wszystkich pojazdów na drodze w celu umożliwienia łatwego i bezpiecznego wyjazdu z bazy pojazdom uprzywilejowanym.

CYKL SYGNALIZACJI - minimalny powtarzalny uporządkowany zbiór sygnałów w programie sygnalizacji o określonej strukturze zapewniający każdemu z uczestników ruchu co najmniej jednokrotne otrzymanie sygnału zielonego.

URZĄDZENIA SYGNALIZACJI ŚWIELNEJ:

• Podstawowe:

• Sterowniki;

• Sygnalizatory wraz z konstrukcjami wsporczymi i instalacją kablową

• Uzupełniające:

• Detektory;

• Sygnały dźwiękowe;

• Wyświetlacze prędkości;

• Transmisji danych (modemy, linie kablowe, radiowe, urządzenia nadawczo- odbiorcze);

• Pomocnicze (ekrany kontrastowe, sygnalizacje akustyczne i wibracyjne dla pieszych)

STEROWNIK SYGNALIZACJI ŚWIETLNEJ - urządzenie elektroniczne służące do realizacji założonego programu sygnalizacji i zapewnienia bezpieczeństwa sterowanego ruchu kołowego i pieszego. Sterowniki dzielą się na:

• Lokalne - sterujące sygnalizacją na jednym skrzyżowaniu;

• Obszarowe (nadrzędne) - nadzorujące pracę kilku bądź kilkunastu sterowników lokalnych;

• Centralne - umieszczone najczęściej w pomieszczeniu i kierujące pracą systemu sterowania, złożonego z kilkunastu lub kilkuset sterowników lokalnych i obszarowych.

SYGNALIZATOR - zestaw urządzeń optyczno- elektrycznych lub optyczno- elektronicznych (komór sygnałowych) służących do nadawania sygnałów przeznaczonych dla uczestników ruchu

W POLSCE STOSUJE SIĘ SYGNAŁY:

• Dla pojazdów: zielony, żółty, czerwony, czerwony z żółtym;

• Dla pieszych: zielony, zielony pulsujący, czerwony - wszystkie z sylwetką pieszego;

• Specjalne (dla pojazdów komunikacji miejskiej) - białe, wyraźnie różniące się od sygnałów ogólnych.

KOMORA SYGNAŁOWA POWINNA POSIADAĆ NASTĘPUJĄCE CECHY:

• Duży kontrast ułatwiający spostrzeżenie i rozróżnienie sygnału;

• Konstrukcję antyfantomową (przeciwdziałającą powstawaniu zjawiska emisji światła z komory pod wpływem oświetlenia słonecznego);

• Zbliżoną intensywność światła dla wszystkich kolorów i różnych kątów patrzenia;

• Pewne i niezawodne źródło światła (podwójne źródło, żarówki dwuwłókowe, diody LED);

• Osłony i osłaniające soczewki od słońca i zapobiegające „podglądania” sygnału.

Sygnalizatory powinny być umieszczane w sposób zapewniający dobrą widoczność i czytelność dla tych uczestników ruchu, dla których są przeznaczone. Nie mogą ograniczać skrajni jezdni, torowiska, lub chodnika.

POŁOŻENIE SYGNALIZATORÓW:

• Nie powinny ograniczać skrajni drogi (torowiska, chodnika);

• Sygnalizatory obok jezdni powinny być odchylone o kąt 5-10˚ w stronę jezdni;

• Sygnalizatory podwieszane nad jezdnią powinny być pochylone 5-10˚ w stosunku do płaszczyzny drogi;

• Sygnalizatory powinny być lokalizowane w taki sposób, by uczestnicy ruchu byli zatrzymani w bezpiecznej odległości przed punktami kolizji z innymi strumieniami, jednak tak blisko skrzyżowania, jak to jest możliwe.

Położenie sygnalizatora	Odległość linii warunkowego zatrzymania
		min	zalecana	max
Obok jezdni Sygnalizatory pomocnicze Nad jezdnią na wys. 4,5m Nad jezdnią na wys. 5,5m	2,0 0,5* 8,0** 10,5**	2,0 0,5* 12,5** 15,0**	4,0 1,0* 25,0** 30,0**

* jeśli nie ma przejścia dla pieszych

** jeżeli są to jedynie sygnalizatory na wlocie

DETEKTORY RUCHU:

• Akustyczne (historia);

• Pneumatyczne;

• Radiowe;

• Optyczne.

PROGRAM SYGNALIZACJI - określony w czasie sposób cyklicznego sterowania ruchem, opisany w poszczególnych chwilach sterowania zestawem nadawanych sygnałów zapewniający obsługę wszystkich strumieni kolizyjnych przy zachowaniu warunków bezpieczeństwa.

USTALENIE PROGRAMU SYGNALIZACJI ŚWIETLNEJ POLEGA NA:

• Wyborze długości cyklu;

• Ustaleniu podziału cyklu na przedziały sygnalizacyjne.

PROJEKTOWANIE SYGNALIZACJI ŚWIETLNEJ:

1. Przeprowadzenie inwentaryzacji skrzyżowania:

• Geometria drogi;

• Istniejąca sygnalizacja na skrzyżowaniu;

• Wykonanie planu sytuacyjnego.

• Pomiary i analiza ruchu /mierzyć nie przepustowość przepustowość potrzeby ruchowe - czyli również oczekujących w kolejce/

• Ustalenie ilości i kolejności faz;

• Obliczenie czasu ewakuacji dla pojazdów i pieszych na podstawie drogi ewakuacji;

• Ustalenie długości i podziału cyklu;

• Określenie grup sygnalizacyjnych czyli sygnalizatorów wyświetlających jednakowe sygnały;

• Określenie poziomu swobody ruchu:

• W mieście C,D

• Ruchu szybkiego A,szybkiego

FAZA RUCHU - określony stan ruchu, w którym przynajmniej jeden z potoków ruchu ma dozwolony przejazd lub przejście.

RODZAJ STOSOWANYCH SYGNAŁÓW (OGÓLNE LUB KIERUNKOWE) ZALEŻĄ OD:

• Geometrii skrzyżowania;

• Natężeń poszczególnych strumieni ruchu;

• Przyjętej metody sterowania;

• Sygnalizator kierunkowy stosować na wlocie trzy lub więcej pasowym z wyznaczonym pasem do skręcania w lewo może nie być stosowany w przypadku:

• Wotów skrzyżowań z ruchem wokół wyspy;

• Wlotów na skrzyżowanie, na których nie występuje ruch z kierunku przeciwnego.

CZAS EWAKUACJI - dla każdej pary konfliktowych potoków ruchu minimalny czas, jaki musi upłynąć od zakończenia sygnału zezwalającego na przejazd pierwszego z nich do rozpoczęcia tego sygnału dla drugiego.
















NATĘŻENIE NASYCENIA - zależy od czynników geometrycznych i struktury rodzajowej pojazdów, ile pojazdów może przejechać przez dany przekrój, gdy światło zielone jest przez jedną godzinę /gdy sygnał ogólny to dla lewoskrętu jest zależne od relacji kolizyjnej/.

WZÓR WEBSTERA

T - długość cyklu - podstawa do projektowania sygnalizacji, T=(0,75-1,5) x T_opt;




t_s - czas tracony (czas międzyzielony); n - liczba faz





Y - współczynnik obciążenia określany dla każdej grupy (y - dla danej relacji)

S_n - natężenie nasycenia










---